聚磷酸钙纤维作为肌腱组织工程支架材料的体外实验研究

作者:孙正义;赵琳 刊名:中国修复重建外科杂志 上传者:韩爱华

【摘要】目的 探讨编织的辫状聚磷酸钙纤维 (CPPF)支架 ,在体外物理性能及与肌腱细胞的吸附情况。 方法  CPPF直径 1 5μm,编织成横截面积为 3mm× 2 mm的辫状支架 ;体外测试其拉伸强度、孔隙率及吸水率。将体外培养 SD大鼠原代趾屈肌腱细胞 ,以 5× 1 0 6/ ml浓度与 CPPF辫状支架或 型胶原涂层的 CPPF辫状支架进行体外混合培养 ,组织学观察材料与细胞的吸附情况。 结果 编织的 CPPF辫的平均拉伸强度为 (1 2 2 .80± 1 7.34) N;平均吸水率为61 .56%± 1 4 .57% ;平均孔隙率为 50 .2 9%± 8.1 6%。肌腱细胞与 CPPF支架纤维的吸附较差 ,与 型胶原涂层后的CPPF支架纤维吸附良好。 结论 CPPF有可能成为一种较理想的构建肌腱组织工程复合型支架的新型材料

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碳纤维、人发、胶原及人工合成的有机高分子聚合物(聚乳酸、聚乙醇酸等)为目前研究较多的肌腱组织工程支架材料[16]。但碳纤维、人发的降解性能及异物排斥反应,胶原、聚羟基乙酸及聚乳酸的机械强度等方面均存在不同缺陷。我们采用编织的人工合成聚磷酸钙纤维(calciumpolyphosphatefiber,CPPF),作为肌腱组织工程支架,进行初步体外实验,探讨该材料的物理性能及与肌腱细胞粘附性,为进一步研究提供依据。1材料与方法1.1材料的准备1.1.1CPPF辫状支架CPPF单根纤维直径为(15.01.2)m,长25cm,弹性模量(48.07.6)109N/m2,拉伸强度(1.00.2)109N/m2,体外完全降解时间约34月[7],由兰州铁道学院生物材料研究室提供。以约300根CPPF纤维均匀分为3束编成10mm3mm2mm的辫状索30条。CPPF辫经去污粉水浸泡、洗涤1小时,自来水反复漂洗数次,丙酮浸泡6小时,蒸馏水漂洗五次,75%酒精浸泡30分钟,紫外线照射40分钟,无菌条件下凉干,无菌PBS液漂洗三遍。再去污,无菌处理方法同上。1.1.2型胶原涂层的CPPF辫状支架经消毒处理的CPPF辫状支架浸入用PBS缓冲液配制浓度为1%的型胶原中(BoehringerMannheim公司)30分钟,取出后无菌条件下冻干备用。1.2CPPF辫状支架的物理性能1.2.1拉伸强度选上述CPPF辫各10条,在40%湿度、夹持间距为5cm、加载速度2mm/min条件下,用MTS-810材料试验机分别测每条辫的断裂点,计算其平均值。1.2.2吸水率模拟RobertGuidoin等(1987)的实验方法,选上述CPPF辫各10条,干燥泵干燥处理后,分析天平分别称重(M1)后,每次1条完全浸入盛有平衡盐液PBS的烧杯中,烧杯放入由三通管相接的干燥泵真空装置,取出材料,滤纸轻轻拭去表面水珠,分析天平立即称重(M2)。计算公式:吸水率(P)=(M2-M1)/M1100%,再计算平均值。1.2.3孔隙率模拟Pourdeyhimi等(1984)实验方法,带塞量筒加一定体积无水乙醇(V1),每次置入CPPF辫各1条,共10条,反复预压活塞若干次后读取量筒内液体积(V2),取出材料后再记录烧杯内下剩乙醇体积(V3)。计算公式:孔隙度(D)=(V1-V3)/(V2-V1)100%,再计算平均值。1.3肌腱细胞培养SD大鼠1只2月龄,体重120g。动物麻醉,双侧后肢脱毛,常规消毒。无菌条件下切取双侧趾屈肌腱,仔细剥离肌腱外膜,D-Hanks液漂洗三遍,眼科剪剪成1mm1mm1mm的组织块后,按项舟等[8]实验的分步酶法分离细胞。消化酶为0.25%胰蛋白酶及0.1%胶原酶。培养液为含青霉素80U/ml、链霉素100mg/ml、维生素C50g/ml及15%新生小牛血清的F12培养基(Sigma)。原代肌腱细胞以培养液调至5106/ml分别接种在25ml培养瓶6瓶。待细胞长满瓶底后,0.25%胰蛋白酶消化,制成原代细胞悬液备用。1.4细胞与材料的吸附观察将上述6瓶肌腱细胞悬液(浓度为5106/ml)随机分为A、B两组,每3瓶一组,A组每瓶放入长2cm的CPPF辫各1条;B组每瓶放入长2cm的型胶原涂层的CPPF辫各1条。每日倒置显微镜下观察,1周后取出材料,PBS冲洗三遍后,3%的中性戊二醛固定1小时,PBS冲洗,梯度乙醇逐级脱水,干燥、喷金,扫描电镜观察。2结果2.1大体性状CPPF为细丝状银白色纤维,可绕弯,单根纤维较易拉断,但成束或编织辫能承受较大的拉应力和扭力(图1)。2.2物理性能C

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